山西地区是一个严重缺水的省份,农作物突遇旱灾会导致缩短生命周期,对产量有着巨大的负面影响,而根系对于作物对水分的利用效率有着决定性的作用。高粱在我国有着悠久的种植历史,品种繁多、作用广泛。通过对高粱根系空间构型的研究有助于提升吸收养分、水分能力的研究,保证其固着作用等,增加对植物根系观察和测量的手段。通过高粱根系可视化表达,可以为根系表型研究的观察和测量提供一定的参照,为作物吸水能力及根系构型分析提供帮助,同时也可用于农业科技知识推广和教学的工具。本文主要结果如下:（1）本文实施以空间换时间的种植计划,在大田中以7天时间为间隔,控制其它变量,最终同时获取不同发育时长的高粱植株,分地上部分和地下部分,对实验样本高粱进行大量高精度表型数据测量。对高粱地上部分进行常规的测量。对高粱地下部分进行了一般情况下纯手工难以达到的高精度的测量,耗费大量工时对高粱侧根及根毛进行分离,置于透明托盘内的清水中,通过高清扫描仪的图像获取较高精度的图像。（2）对图像进行初步预处理,对所获取二维图像进行分割、降噪、开运算和闭运算等处理,得到更易于处理的根系高清图像。本文利用半自动化软件测量出其表型参数,完整地获取到高粱从苗期到拔节期的整个营养生长阶段生长情况。（3）结合无人机多光谱平台测得本文实验期间地块多光谱数据,对采集的多光谱图像进行拼接处理,测量和提取其中的红、绿、蓝、近红外和红边等光谱信息,结合算法得到其归一化植被指数、增强型植被指数、土壤调节植被指数和优化土壤调节植被指数进行分析。（4）对比在传统植物虚拟建模方法,结合测量所得数据,使用Open GL对高粱的根系的空间结构进行三维重建,通过根系可视化模型对植物根系的生长发育过程进行研究,实现了高粱根系生长发育可视化模型。利用Open GL建立的可视化模型,真实反映了高粱根系播种后8周内的生长发育进程,并体现出其表型参数与之相对应的联系。